Pianeti nani nella Nube di Oort

Il 2015 sarà l’anno dei pianeti nani? Non pensate però a previsioni con implicazioni simil-astrologiche, noi stiamo parlando di prospettive concrete e scientificamente documentate. Con una accoppiata storica, ovvero l’arrivo a marzo all’asteroide Cerere della sonda Dawn, e la missione New Horizons praticamente alla porte di Plutone e della sua luna Caronte, che raggiungerà a luglio, per astronomi e appassionati c’è davvero da aspettarsi grandissimi risultati.

Il pianeta nano Eris, nella ricostruzione artistica basata sulle riprese effettuate all'osservatorio di La Silla in Cile dell'ESO. Crediti: ESO/L. Calçada and Nick Risinger (skysurvey.org)

Ma la caccia agli elusivi oggetti celesti che si annidano alle propaggini del Sistema solare prosegue anche da Terra: un lavoro lungo e difficile. Ad analizzare in modo collettivo i dati degli ultimi sette anni di osservazioni continuative condotte dal Catalina Sky Survey (CSS) e dalla Siding Spring Survey (SSS), due campagne osservative il cui obiettivo principale è quello di individuare asteroidi prossimi alla Terra, ci ha pensato il team di astronomi guidati da Michael Brown, del Caltech, il California Institute of Technology di Pasadena, negli Stati Uniti. I ricercatori hanno passato al setaccio l’enorme archivio di riprese prodotte dai due programmi di ricerca. Dando però la caccia a oggetti molto più lontani degli asteroidi della fascia principale (approssimativamente tra le orbite di Marte e Giove), ovvero quelli che potrebbero trovarsi nella fascia di Kuiper, oltre Nettuno. Poiché questi oggetti possiedono moti apparenti assai piccoli, l’indagine è stata portata avanti confrontando, grazie a software dedicati, le riprese di una stessa zona celeste fatte a parecchi giorni o addirittura mesi di distanza. I risultati parlano piuttosto chiaro: almeno entro il limite di magnitudine apparente degli oggetti ripresi dalle due survey, ovvero fino al valore di 19,4 per CSS e di 18,9 per SSS, tutto quello che c’era da scoprire è stato già scoperto. In realtà rimane ancora una zona che potenzialmente potrebbe riservare sorprese: il nastro di cielo che si stende lungo il piano della Galassia, ovvero la Via Lattea. Tuttavia, anche se i calcoli di Brown e colleghi danno un incoraggiante 32 per cento di probabilità che là si possa scoprire almeno un altro pianeta nano della taglia di Plutone nella Fascia di Kuiper (un KBO, Kuiper Belt Object), quindi non certo un piccolo ‘sasso’ spaziale, il problema rimane quello di riuscirlo a identificare tra la selva di stelle che affollano quella regione. Per Brown, che di pianeti nani se ne intende – è stato infatti lui, insieme a Chad Trujillo e David Rabinowitz, a scoprire Eris, il più grande KBO finora noto, praticamente uguale per dimensioni a Plutone – meglio cercare oggetti simili a distanze ancora più grandi: verso cioè la nube di Oort, che si estende fino a decine di migliaia di unità astronomiche dal Sole. Lo scienziato ribadisce questa idea in un post sul suo blog proprio in occasione del decimo anniversario della scoperta di Eris, avvenuta l’8 gennaio del 2005. È dunque questa per Brown l’ultima frontiera per i cacciatori di “quasi pianeti” ai confini estremi del Sistema solare (e oltre), dove potremmo trovare corpi celesti della taglia di Marte o, addirittura, della Terra. Compito comunque assai arduo, che richiederà tutta la potenza osservativa dei telescopi, da terra e dallo spazio, di nuova generazione, come il James Webb o magari l’E-ELT. Per quelli dovremmo aspettare ancora un po’ di anni, ma siamo pronti a scommettere che, con New Horizons e Dawn pronti a entrare in azione, il 2015 sarà davvero l’anno dei pianeti nani. Nella foto il pianeta nano Eris, nella ricostruzione artistica basata sulle riprese effettuate all’osservatorio dell’ESO di La Silla in Cile. Crediti: ESO/L. Calçada e Nick Risinger (skysurvey.org)
di Marco Galliani (INAF)

Ecco la famiglia trans – nettuniana

Dal 2006, almeno secondo la definizione stabilita dall’Unione Astronomica Internazionale, Plutone non è più un pianeta, ma un pianeta nano. Oggi sappiamo che Plutone è il rappresentante più famoso di una famiglia di corpi celesti che orbitano ai confini del Sistema Solare chiamati “oggetti  transnettuniani”  (TNOs). Di questi oggetti possiamo oggi costruire un quadro abbastanza dettagliato grazie a lunghe osservazioni condotte con il telescopio spaziale infrarosso Hersel lanciato dall’ESA nel 2009.
L’ESA ha reso pubblico un nuovo “ritratto di famiglia” di 132 oggetti transnettuniani  basato sulle osservazioni infrarosse. Questi oggetti sono rimasti sconosciuti agli astronomi fino a circa 20 anni fa. All’inizio degli anni ’90 infatti conoscevamo un solo corpo celeste oltre l’orbita di Nettuno, ovvero Plutone. Scoperto nel 1930 dall’americano Clyde Tombaugh, Plutone ha sempre incuriosito gli astronomi per le sue proprietà, molto diverse rispetto agli altri pianeti del Sistema Solare. Plutone infatti è un piccolo pianeta roccioso, mentre gli altri sono giganti gassosi. Bizzarra è anche l’orbita di Plutone molto ellittica rispetto a quella degli altri pianeti e inclinata di circa 17° rispetto al piano dell’ellittica, molto più di quella di tutti gli altri. Fu nel 1992 che fu scoperto 1992 QB1 un piccolo corpo roccioso che orbita a circa 44 Unità Astronomica dal Sole, poco al di la dell’orbita di Plutone. Ma 1992 QB1 era soltanto l primo di una famiglia completamente nuova di oggetti. Il vero dilemma per gli astronomi si presentò nel 2005 quando fu scoperto 136199 Eris. A quel punto l’Unione Astronomica Internazionale nel 2006 ha adottato la classificazione di “pianeta nano”  per gli oggetti come Pluton ed Eris, che si è scoperto avere all’incirca le stesse dimensioni.
Esiste però una sterminata varietà di oggetti transnettuniani  che orbitano a distanze maggiori di 30 Unità Astronomiche dal Sole e di cui oggi conosciamo circa 1400 esemplari.
Attualmente gli astronomi  dividono questi ogge tti in tre grandi famiglie soprattutto in base alla loro posizione rispetto al Sole. Nelle regioni più interne, comprese  fra circa 30 e 65 U.A. si trova la Fascia di Kuiper formata da oggetti con orbite quasi circolari e poco inclinate rispetto all’eclittica. In questa regione si trova oltre a Plutone anche un altro pianeta nano Makemake. Nelle regioni più esterne si trova la regione del disco diffuso popolato da oggetti con orbite molto ellittiche ed inclinate il cui esemplare più famoso è Eris.  A distanze ancora maggiori si trova poi la Nube di Oort  le cui propaggini più esterne potrebbero estendersi fino a 50 mila U.A. Ancora oggi non sappiamo molto della Nube di Oort ma immaginiamo che si tratti del “serbatoio” cosmico da dove provengono le comete.
Trovandosi così distanti dal Sole i corpi transnettuniani  sono freddissimi con temperature che possono raggiungere i  – 230°C.
Fra i vari oggetti del suo programma scientifico, Herschel ha osservato in dettaglio 132 oggetti transnettuniani . Il quadro che ne emerge è quello di una popolazione molto diversa a partire dalle dimensioni che possono variare da appena 50 chilometri ai circa 2400 chilometri di Plutone ed Eris, i membri più grandi della famiglia. Osservando poi la forma di questi oggetti spiccano due corpi fortemente allungati ovvero Haumea e Varuna. Il diverso albedo, ovvero la frazione di luce riflessa, fornisce più importanti indicazioni sulla composizione della superficie. Una bassa albedo indica materiali scuri come ad esempio materiali organici. Al contrario, un’albedo alta suggerisce la presenza di una superficie prevalentemente ghiacciata.
Tratto da Ecco il ritratto della famiglia trans – nettuniana di Massimiliano Razzano Le Stelle numero 133 pagina 14.

Eris e Plutone a confronto

Nuove osservazioni hanno mostrato che Eris è più piccolo di quanto si pensava inizialmente e ha le stesse dimensioni di Plutone.
Riprendiamo in mano gli ultimi dati su Eris e Plutone e mettiamo a confronto questi due corpi che appartengono alla Fascia di Kuiper, oltre l’orbita di Nettuno. Abbiamo già parlato nei giorni scorsi delle nuove osservazioni compiute nel 2010 da un gruppo di ricercatori utilizzando il telescopio TRAPPIST (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope) dell’European Southern Observatory a La Silla, in Cile, che mostrano Eris un pianetino gemello del pianeta nano Plutone.
Secondo gli ultimi dati ottenuti dall’occultazione di Eris (pubblicate da Bruno Sicardy sulla prestigiosa rivista Nature) e presentati alla conferenza EPSC-DPS 2011, a Nantes in Francia ecco un breve riassunto delle loro caratteristiche fisiche e morfologiche:
Dati
Plutone ed Eris a confronto
1. Forma orbitale e distanza dal Sole:
Plutone:
Afelio: 49 UA; perielio: 30 UA
Attuale distanza: 40 UA, periodo orbitale: 248 giorni.
Inclinazione orbitale: 17°
Eris:
Afelio: 98 UA; perielio: 38 UA
Attuale distanza: 97 UA, periodo orbitale: 557 giorni
Inclinazione orbitale: 44°
2. Composizione dell’atmosfera
Plutone: azoto, metano, monossido di carbonio
Eris: metano
3. Densità
Plutone: 2,03 g/cm^3
Eris: 2,52 g/cm^3
4. Raggio:
Plutone: 1159~1203 km
Eris: 1157~1169 km
Conclusioni
1. Eris non è più grande di Plutone come inizialmente si era affermato al Simposio IAU con la scoperta di Eris.
2. A causa della foschia atmosferica intorno a Plutone vi è ancora un’incertezza piuttosto grande per il suo diametro cioè 1159 ~ 1203 km, rispetto ai 1157 ~ 1169 km di Eris. Così adesso Plutone potrebbe essere visto come un pianeta nano un pò più grande di Eris.
3. Dato che Eris è molto vicino al suo afelio (punto di distante dal Sole nella sua orbita) vi è poco sublimazione e di conseguenza il suo diametro si può ridurre dopo 278 anni quando raggiunge il suo perielio, ossia il punto più vicino al Sole lungo la sua orbita. Plutone si trova in un’orbita più circolare di quella di Eris e di Nettuno, si osserva una sublimazione sulla superficie di Plutone. Il suo diametro sarà finalmente ottenuto con grande precisione da New Horizons, la sonda che nel 2015 raggiungerà Plutone-Caronte e, di conseguenza, avremo un intervallo di incertezza minore per il suo diametro.
4. La densità e la differenza di albedo non indicano che Eris abbia una crosta più solida di Plutone. Eris è molto più luminoso di Plutone.
Tutto questo indica che Plutone ed Eris sono gemelli per dimensioni ma le loro origini possono essere differenti per densità, riflettività e atmosfera.
Attualmente i dati su Plutone portano a concludere che il diametro di questo pianeta nano è di 1159 ~ 1203 chilometri, calcolato a circa 40 UA di distanza dal Sole, mentre Eris si trova a 92 UA e il suo diametro è di 1157 ~ 1169 chilometri. Da questo confronto si deduce che per poter confrontare il diametro nelle stesse condizioni, essi dovrebbero trovarsi entrambi a 40 UA, distanza che si potrà avere solo fra circa 200 anni o più e probabilmente il diametro di Eris sarà ancora più piccolo per via della sua maggiore vicinanza al Sole che provocherà la sublimazione della sua superficie ghiacciata.
I satelliti di Plutone
Non sono più tre i satelliti che orbitano intorno a Plutone, bensì quattro. E’ stato il telescopio spaziale Hubble, grazie alla Wide Field Camera 3, a scoprire lo scorso 28 giugno un nuovo satellite.
L’avvistamento è stato successivamente confermato da altre due osservazioni, compiute il 3 e il 18 luglio 2011. Caronte, Notte e Idra hanno un quarto satellite il cui nome per ora è una semplice sigla: P4. Sfuggito a tutte le osservazioni precedenti, P4 ha un diametro stimato tra i 13 e i 34 chilometri. La luce riflessa dalla sua superficie che proviene dal Sole è troppo debole per avere informazioni sulla sua composizione e sulla superficie. La sonda New Horizons diretta verso Plutone-Caronte raggiungerà i dintorni di questo sistema nel 2015. E’ probabile al momento che P4 abbia una composizione simile a Plutone dato che probabilmente, come le altre tre lune, devono essersi formate all’atto di formazione del Sistema Solare in seguito all’impatto del pianeta nano Plutone con un altro corpo di dimensioni confrontabili.
(Per maggiori informazioni e immagini vedi articolo di Sabrina in GruppoLocale.it)
Vedi anche gli articoli pubblicati sul sito: “Il sistema Plutone Caronte” (13 novembre 2011); “Gemelli nel Sistema Solare” (1 novembre 2011); “Eris o Plutone: chi è il più grande?” (26 ottobre 2011); “Plutone vs Eris: chi è il più grande?” (9 novembre 2010).

Gemelli nel Sistema Solare

Sul sito GruppoLocale.it è disponibile una rappresentazione artistica del lontanissimo pianeta nano Eris. Le nuove osservazioni portano ad affermare che Eris è più piccolo di quanto si era calcolato in precedenza e probabilmente ha dimensioni confrontabili con quelle di Plutone. Eris è estremamente riflettente e la sua superficie è con grande probabilità ricoperta di ghiaccio formata dal gas proveniente dalla sua atmosfera che cambia di stato a seconda della posizione di Eris nella sua orbita intorno al Sole.
Le dimensioni del pianeta nano Eris, che si trova oltre l’orbita di Nettuno, nella Fascia di Kuiper, sono state misurate con estrema precisione nel momento in cui transitava davanti ad una debole stella. Le osservazioni sono state compiute con alcuni telescopi cileni, tra cui il telescopio belga TRAPPIST all’Osservatorio di La Silla dell’European Southern Observatory (ESO). Il lavoro è stato pubblicato su Nature il 27 ottobre scorso. Osservare un’occultazione di una stella da parte di un pianeta nano del nostro sistema solare è davvero un evento raro e difficile da osservare, perché trovandosi nella Fascia di Kuiper, oltre l’orbita di Nettuno, il pianeta nano è lontano e molto piccolo. Eris è transitato davanti ad una debole stella di fondo nel novembre 2010 e da questo evento è stata possibile fare un’accurata determinazione delle sue dimensioni. La stella oggetto dell’occultazione è stata identificata con il telescopio di 2,2 metri dell’MPG/ESO all’Osservatorio di La Silla dell’ESO. Il team di ricercatori (soprattutto di origine francese, belga, spagnola e brasiliana), hanno utilizzato il telescopio TRAnsiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST), a La Silla.
“Osservare l’occultazione prodotta da minuscoli corpi del sistema solare che si trovano al di là di Nettuno richiede una grande precisione e attenta pianificazione. È il miglior modo di misurare la dimensione di Eris, senza recarsi sul luogo” ha affermato Bruno Sicardy, primo autore dell’articolo.
Per osservare la stella sono stati coinvolti ben 26 siti differenti su tutto il globo terrestre, tra cui anche alcuni telescopi di astrofili, ma solo due sono stati in grado di osservare l’evento: l’Osservatorio di La Silla dell’ESO con il telescopio TRAPPISR e a San Pedro di Atacama, in Cile, con i telescopi Caisey Harlingten e ASH2. Tutti e tre questi telescopi hanno osservato una diminuzione di luminosità quando Eris è transitato davanti alla stella di sfondo, dietro di lui.
Da queste osservazioni si nota che Eris è un corpo quasi sferico. Queste misure accurate permettono di registrare con estrema precisione sia la forma che la dimensione del corpo, se però non sono presenti delle grandi montagne sulla loro superficie, altrimenti queste vengono a influenzarne il valore corretto. Nel caso di oggetti della Fascia di Kuiper è molto poco probabile che si possano trovare delle montagne su corpi celesti ghiacciati. Vicino a Plutone le temperature raggiungono i 4 K. Al Congresso dell’International Astronomical Union (IAU) il 24 agosto 2006 Plutone viene declassato a pianeta nano del nostro sistema solare. Durante questo congresso si arrivò ad una definizione ufficiale di “pianeta” che non era mai stata formalizzata prima. Dopo la scoperta di 2003 UB313 (Eris), con un diametro di 2400 chilometri e quindi maggiore di Plutone, che orbitava ad una distanza tre volte maggiore di quella di Plutone da Sole, si era pensato di estendere la definizione di pianeta anche a Cerere, asteroide maggiore della Fascia degli asteroidi (1000 chilometri circa di diametro), Caronte e a 2003 UB313, arrivando in questo modo a contare 12 pianeti del nostro sistema solare. Mentre la notizia faceva il giro del mondo, fra gli astronomi invece si pensò di cancellare questa proposta e di formularne un’altra.
Il 24 agosto, dopo giorni di accesi dibattiti, è stata effettuata la votazione che ha promosso il modello di sistema solare interno composto da otto pianeti: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno.
Da pianeta a pianeta nano – Nuove norme per la definizione di un pianeta:
1. Il corpo celeste orbita attorno ad una stella;
2. Il corpo non produce energia tramite fusione nucleare, ovvero non è esso stesso una stella;
3. la sua sua massa è sufficiente a conferirgli una forma sferoidale;
4. la sua fascia orbitale è priva di eventuali corpi di dimensioni confrontabili o superiori.
Il punto 4 fa la differenza tra pianeta (dove valgono le condizioni 1-2-3) con un pianeta nano (dove valgono simultaneamente 1-2-3-4).
La nuova stima del diametro di Eris è di circa 2326 chilometri, con un’incertezza di 12 chilometri. Questa misura fa sì che la sua dimensione sia meglio conosciuta di quella di Plutone stesso, che ha un diametro stimato tra 2300 e 2400 chilometri, che verrà determinato con grande precisione nel momento in cui la sonda New Horizons della NASA arriverà in vicinanza del sistema Plutone-Caronte nel 2015. Attualmente, il diametro di Plutone è più difficile da misurare poichè la presenza di un’atmosfera rende i bordi impossibili da rivelare direttamente durante l’occultazione. Il moto del satellite di Eris, Dysnomia è stato usato per stimare la massa di Eris, che risulta circa il 27% più pesante di Plutone. (la massa di Eris è di 1,66 x 10^22 kg, che corrisponde a circa il 22% della massa della Luna). Utilizzando sia la massa che il diametro si può calcolare la densità di Eris, stimata in 2,52 grammi/cm^3. Per confronto, la densità della Luna è di 3,3 grammi/cm^3 e quella dell’acqua è di 1.00 grammi/cm^3.
“Questa densità implica che Eris sia probabilmente un grande oggetto roccioso coperto da un mantello di ghiaccio relativamente sottile“, commenta Emmanuel Jehin, che fa parte del team di ricercatori.
Altri dati importanti arrivano dalla sua superficie: sembra essere molto riflettente, con un albedo di 0,96 che rappresenta la frazione di luce che riflessa sulla sua superficie, torna indietro nello spazio e non viene dunque assorbita dal corpo. Un albedo pari a 1 corrisponde al bianco perfettamente riflettente, mentre 0 corrisponde al nero totalmente assorbente. Ricordiamo che l’albedo della Luna è pari a 0.136, quindi molto piccolo rispetto a quello di Eris e molto vicino all’albedo del carbone. In definitiva, nel caso di Eris, circa il 96% della luce riflessa torna indietro e questo lo porta molto vicino ai valori di riflettività osservati nel nostro sistema solare, come quello di Encelado, satellite di Saturno. L’albedo molto prossimo a 1 porta ad affermare che la superficie di Eris deve essere formata da uno strato di ghiaccio, con uno spessore inferiore al millimetro, formato da azoto e metano congelati.
I ricercatori pensano che questo strato di ghiaccio che ricopre Eris possa in effetti essere la sua atmosfera di idrogeno o metano, condensata sotto forma di ghiaccio, dato che il pianeta attualmente si trova a circa 97 UA (approssimativamente 145 miliardi di chilometri, 1 UA=150 milioni di chilometri ossia la distanza media Terra-Sole) dal nostro Sole e la sua temperatura alla superficie deve essere intorno ai -238°C per la parte esposta alla luce del Sole.
Di conseguenza, è possibile che quando Eris si avvicina al Sole (nel suo punto di massimo avvicinamento, o perielio, il pianeta nano si trova a 37,77 UA dal Sole, ossia 5,7 miliardi di chilometri), questo ghiaccio diventa ancora una volta una sottile atmosfera.
Il primo autore di questa ricerca, l’astronomo francese Bruno Sicardy, conclude che “è straordinario quanto siamo in grado di scoprire di un piccolo e lontanissimo oggetto come lo è Eris osservando il suo passaggio davanti ad una debole stella, utilizzando telescopi relativamente piccoli. Cinque anni più tardi la nascita della nuova classe di pianeti nani, alla fine siamo arrivati a conoscere uno dei questi membri”.
Il 2015 sarà l’anno in cui i pianeti nani del nostro sistema solare verranno osservati da vicino: Cerere dalla sonda DAWN della NASA in febbraio e Plutone in luglio. Eris, a causa della sua enorme distanza, dovrà aspettare un tempo molto più lungo per avere una visita da parte di una sonda.
Finalmente, con le tecniche sempre più precise nella determinazione delle occultazioni abbiamo la possibilità di conoscere gli oggetti che stanno al di là dell’orbita di Plutone, quella zona che fino a qualche anno fa era del tutto sconosciuta.
Sabrina (GruppoLocale.it)

La storia di Eris e Plutone

Da circa un anno gli astronomi pensano che Eris, il mondo ghiacciato la cui scoperta ha portato al declassamento di Plutone nel 2006, non è poi così grande così come si era pensato all’inizio. Plutone potrebbe essere dopotutto il più grande pianeta nano, sebbene Eris continui ad essere il più massiccio, ma la cosa è ancora ufficiosa.
Le ultime misurazioni sono state riportate la settimana scorsa a Nantes, Francia, ad un meeting della American Astronomical Society’s Division of Planetary Sciences and the European Planetary Science Congress. Ci vuole tuttavia ancora un po’ di tempo per la pubblicazione del report, a causa delle preoccupazioni circa le regole della rivista Nature in tema di certezza delle notizie. Basandosi sulle misurazioni di novembre scorso, prese durante l’occultazione di una stella lontana da parte di Eris, il diametro del nanopianeta è di circa 2.326 chilometri a fronte dei 2.338 di Plutone. Includendo i margini di errore, i due corpi celesti hanno più o meno la stessa identica dimensione.
Potrebbe essere più piccolo o più grande, ma di base si tratta di un gemello.
Se Nature accetterà la pubblicazione, l’articolo sarà diramato il 26 ottobre con una serie numerosa di dettagli. Se Eris e Plutone hanno la stessa dimensione ma Eris è più massiccio, vorrebbe dire che quest’ultimo nanopianeta potrebbe essere roccioso sotto uno strato relativamente sottile di ghiaccio, eroso da passate collisioni.
La brillantezza di Eris, inoltre, sarebbe dovuta alla presenza in superficie di metano ghiacciato, dovuta a sua volta al raffreddamento dell’atmosfera. I due corpi, sebbene lontani, sembrano quindi veri e propri gemelli con una composizione simile, uguale dimensione, con lune e con stagioni.
Fonte: COSMIC LOG (Skylive)

Simulazione galattica

Immagine della galassia simulata al calcolatore e ribattezzata ‘Eris’. Le regioni in blu rappresentano quelle popolate da stelle di recente formazione, mentre quelle tendenti al rosso indicano la presenza di stelle più antiche.
Ci sono voluti ben nove mesi, spremendo per quasi un milione e mezzo di ore-processore il supercomputer Pleiades della NASA e quelli dell’Università della California a Santa Cruz e dello Swiss National Supercomputing Center per ottenere “Eris”, la più accurata simulazione mai ottenuta della nostra Galassia.
“I tentativi precedenti di ricostruire una galassia con un disco di massa comparabile a quella della Via Lattea, la nostra Galassia, non avevano finora avuto successo perché le simulazioni restituivano galassie con rigonfiamenti centrali troppo grandi rispetto alle dimensioni del disco” dice Javiera Guedes, astrofisica dell’Università della California di Santa Cruz e primo autore dell’articolo sulla nuova simulazione, accettato per la pubblicazione sulla rivista Astrophysical Journal.
Eris è una galassia a spirale che presenta nel suo centro una “barra” di stelle luminose e che possiede proprietà come il profilo di luminosità, il rapporto tra le dimensioni del rigonfiamento centrale e del disco, la distribuzione delle stelle del tutto analoghe a quelle osservate nella Via Lattea e in altre galassie ad essa simili.
Oltre al fatto di riuscire a ricostruire in modo convincente le proprietà della nostra Galassia, questo studio conferma il ruolo determinante giocato nella sua genesi ed evoluzione dalla cosiddetta materia oscura. Nella simulazione è stato infatti impostato uno scenario iniziale in cui la forza di gravità ha compattato le prime aggregazioni di materia oscura, prodotte da leggere fluttuazioni di densità nell’universo presenti subito dopo il Big Bang. Con il passere del tempo questi grumi si sono fusi gli uni con gli altri creando strutture via via sempre più grandi. La materia ordinaria, quella che compone le stelle e i pianeti, sarebbe poi caduta in questi ‘pozzi gravitazionali’ fatti di materia oscura, per dare origine alle galassie che oggi osserviamo.
“Nelle galassie reali le stelle si formano a grappoli e riprodurre questo processo in una simulazione cosmologica è difficile” sottolinea Piero Madau, professore di astronomia e astrofisica all’Università della California di Santa Cruz, coautore dell’articolo. “Questa è la prima simulazione in grado di ricostruire le dense nubi di gas dove si formano nuove stelle e il risultato che abbiamo ottenuto è un una galassia come la Via Lattea, con un piccolo rigonfiamento centrale e un disco molto esteso. Questo studio dimostra anche che lo scenario in cui la materia oscura ‘fredda’ costituisce l’impalcatura che permette la formazione delle galassie è in ottimo accordo con ciò che oggi osserviamo”.
di Marco Galliani (INAF)

Alla scoperta della Fascia di Kuiper

Ai confini del Sistema Solare si trova una misteriosa e lontana regione molto difficile da esplorare, che rappresenta l’unica zona del nostro sistema planetario ancora non visitata da sonde terrestri. Nota come Fascia di Kuiper, questa area oltre Nettuno è la casa dei nano pianeti Plutone, Eris, Makemake e Haumea e contiene migliaia di oggetti minori che compongono una sacca di nuclei cometari. Da quella zona, il nostro Sole appare come una delle tante stelle del cielo, anche se più brillante.
Un nuovo telescopio ha iniziato ad esplorare virtualmente questa zona di spazio e sta fornendo le prime scoperte. Il Panoramic Survey Telescope & Rapid Response System (Pan-STARRS) PS1 ha scoperto dieci oggetti nella Fascia di Kuiper che, basandosi sulla magnitudine, dovrebbero avere una dimensione compresa tra 300 e 500 chilometri.
‘Le scoperte potrebbero essere solo la punta dell’iceberg’ dice Matthew Holman, leader del Pan-STARRS-1 Outer Solar System Key Project. Il progetto è parte di una survey più grande e con i mesi e gli anni PS1 scandaglierà l’intero cielo visibile dalla sua locazione scoprendo oggetti fino a magnitudine 23, giungendo ad un censimento completo di tutti gli oggetti visibili fino alla magnitudine limite, corrispondenti ad oggetti fino a 180 miglia di diametro. Gli astronomi potranno localizzare molti altri Kuiper Belt Objects, caratterizzandone le orbite e migliorando le conoscenze riguardanti strutture, dinamiche ed evoluzione del sistema solare esterno, oltre a scoprire nuove comete.
Fonte Mystars

Due parole sui plutoidi

I pianeti nani sono corpi celesti, orbitanti intorno ad una stella e caratterizzati da una massa sufficiente a conferir loro una forma sferoidale ma che, a differenza dei pianeti veri e propri, non sono stati in grado di ripulire la propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni non trascurabili. I plutoidi, istituiti dalla UAI nel giugno 2008 e relativi al Sistema Solare, sono i pianeti nani la cui orbita è prevalentemente oltre l’orbita di Nettuno. Iniziamo la rassegna dei corpi minori con le due categorie più discusse. Fino al 24 agosto del 2006 la categoria dei pianeti nani non esisteva. Il termine è stato infatti introdotto dall’assemblea dell’Unione Astronomica Internazionale anche se volendo essere polemici ci sono vari appigli cui aggrapparsi. Intanto il nome non sembra appropriato, visto che sembra legato alle dimensioni del corpo celeste ed invece non è affatto così. Un pianeta nano può essere abbastanza grande da avere esso stesso dei satelliti, come in effetti avviene per Plutone. Altro appiglio è legato alla relatività con la quale un corpo riesce a liberare la sua orbita da altri corpi: basti pensare alle comete che tagliano in due il Sistema Solare attraversando quindi tutte le orbite di tutti i pianeti. Anche la forma sferoidale necessiterebbe di informazioni aggiuntive, se non altro di un limite per stabilire fin quando un corpo è definibile sferoidale. Dalla definizione derivano alcuni dati essenziali: innanzitutto un pianeta nano non è un satellite dal momento che orbita intorno ad una stella e non ad un altro corpo celeste. Inoltre non può essere una stella, nel senso che non deve dare luogo a fusioni nucleari al suo interno. A giugno 2008, il giorno 11, l’Unione Astronomica Internazionale è approdata alla determinazione di un nome per una classe particolare di pianeti nani, quelli la cui orbita è prevalentemente oltre l’orbita del pianeta Nettuno. Per questi nano pianeti si è voluto scegliere un nome in grado di dar lustro a quello che un tempo era considerato pianeta, Plutone. Proprio per questo la classe di oggetti introdotta è quella dei plutoidi. A molti non piace questo nome, forse per la parte finale che ricorda gli asteroidi. Tuttavia non si tratta di una legge ma di un consiglio che porta ad una sorta di uniformazione di linguaggio, quindi viene accolta senza alcun problema. Ad oggi, quindi, i plutoidi sono Plutone, Eris, Makemake  e Haumea Essendo una categoria del tutto nuova e determinata, il discorso dei pianeti nani è per ora, e forse per moltissimi anni ancora, limitato al nostro Sistema Solare. Non solo: è limitato a pochissimi corpi celesti visto che per tanti altri l’appartenenza va ancora studiata. Ci sono molti asteroidi che potrebbero rientrare nella categoria dei pianeti nani, ma il processo sarà molto lungo perché alcuni hanno forme un po’ bizzarre che forse non rientrano nei limiti della sfericità. Uscendo fuori dal Sistema Solare il discorso è letteralmente impossibile: stiamo iniziando adesso a scoprire i pianeti extrasolari, quindi è davvero molto presto per capire se la loro orbita è pulita. Per adesso tutto ciò che vediamo orbitare intorno ad una stella diversa dal Sole lo chiamiamo esopianeta , magari sbagliando. E’ anche vero che gli esopianeti trovati finora sono tutti giganti, quindi teoricamente dovrebbero aver sgombrato la propria orbita. Forse sono davvero pianeti, ma sempre per il fatto che il Sistema Solare non ha niente di speciale rispetto agli altri sistemi planetari è quasi scontato che anche altrove esistano pianeti nani, solo che determinarli sarà davvero un’ impresa impossibile. E poi, questo vale sempre dando per scontato che Plutone non presta molta importanza a come viene arbitrariamente classificato dalla razza umana.

Agosto 2006: Signori, ecco i pianeti nani

Quattro anni fa, nell’agosto del 2006, il Congresso dell’Unione Astronomica Internazionale (IAU), fra discussioni e polemiche, prendeva una decisione storica e cambiava il volto del Sistema Solare: Plutone veniva declassato a “pianeta nano” mentre i pianeti “classici” rimanevano in otto: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno, in ordine di distanza dal Sole.
Plutone, scoperto per caso da Clyde W. Tombaugh, godeva dello status di pianeta dal 1930. Dopo la scoperta di Plutone gli astronomi avevano stabilito che il Sistema solare contenesse nove pianeti e migliaia di altri corpi dalle dimensioni significativamente minori, asteroidi e comete. Per quasi 50 anni, Plutone è stato ritenuto più grande di Mercurio ma la scoperta nel 1978 della sua luna Caronte permise di misurarne la massa con precisione, ottenendo per essa un valore molto più piccolo delle stime iniziali: il valore misurato corrispondeva a circa un ventesimo della massa di Mercurio, rendendo Plutone di gran lunga il pianeta più piccolo. Sebbene fosse ancora dieci volte più massiccio di Cerere, l’oggetto più grande presente nella Fascia principale degli asteroidi, Plutone appariva ridimensionato. Inoltre, possedendo alcune caratteristiche inusuali quali un’elevata eccentricità orbitale ed un’elevata inclinazione orbitale, divenne evidente che si trattava di un corpo differente da ogni altro pianeta. Negli anni novanta gli astronomi iniziarono a trovare altri oggetti nella stessa regione di spazio in cui orbita Plutone (oggi conosciuta come Fascia di Kuiper), ed alcuni altri anche a distanze maggiori. Alcuni di essi condividevano le caratteristiche chiave dell’orbita di Plutone, cosicché il corpo celeste iniziò ad essere visto come il più grande di una nuova classe di oggetti. Gli oggetti del sistema solare, oltre alla stella Sole, venivano dunque classificati in pianeti (oggetti massivi di almeno una certa consistenza, di forma tonda e non circondati da altri oggetti di massa comparabile), satelliti (oggetti che ruotano attorno ad un pianeta), pianeti nani (oggetti che hanno una o più delle caratteristiche dei pianeti, ma non tutte) e oggetti minori. Un pianeta nano è un corpo celeste di tipo planetario orbitante intorno ad una stella e caratterizzato da una massa sufficiente a conferirgli una forma sferoidale, ma che non è stato in grado di “ripulire” la propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni confrontabili. Nonostante il nome, un pianeta nano non è necessariamente più piccolo di un pianeta. In teoria non vi è limite alle dimensioni dei pianeti nani. Si osservi inoltre che la classe dei pianeti è distinta da quella dei pianeti nani, e non comprende quest’ultima. Tra le altre cose, si è fatto notare che il termine è fuorviante e che i criteri non sono oggettivi (nessun corpo può ripulire completamente la propria fascia orbitale, né esiste una soglia obiettiva su quando un corpo è sferoidale o no). Tuttavia, la necessità di creare questa classe di oggetti per distinguerla dai pianeti tradizionali esisteva, ed è probabile che il nome resti. L’11 giugno 2008, il Comitato esecutivo dell’Unione Astronomica Internazionale riunitosi ad Oslo, ha assegnato il nome plutoidi alla classe dei pianeti nani trans nettuniani. L’UAI riconosce cinque pianeti nani: Cerere, Plutone, Haumea, Makemake ed Eris. Con 950 Km di diametro ed una massa pari al 40% di tutti gli asteroidi del Sistema Solare messi insieme, Cerere è l’asteroide più massiccio del nostro sistema ed è l’unico ad essere considerato un pianeta nano. Cerere venne individuato per la prima volta il 1 gennaio 1801 dall’astronomo italiano Giuseppe Piazzi. Cerere è, insieme a Vesta, l’unico asteroide che può essere visto – in determinate condizioni di cielo – ad occhio nudo. L’orbita di Cerere si attesta tra Marte e Giove, nella cosiddetta Fascia Principale. Fisicamente, Cerere appare come un corpo planetario (da qui l’inserimento tra i pianeti nani) dal momento che ha una forma sferica schiacciata ai poli. Cerere ha una temperatura di 239 K e presenta crateri da impatto. Scoperto nel 2005 Eris è il pianeta nano più grande e massiccio del Sistema Solare, ed anche il più grande corpo trans-nettuniano. Da giugno 2008 è classificato come plutoide, inteso come pianeta nano la cui orbita è prevalentemente esterna a quella di Nettuno. E’ un oggetto ghiacciato di 2550 Km di diametro, con uno scarto possibile di 100 km, e con massa maggiore del 27% rispetto a Plutone. La misurazione della massa di Eris è stata possibile grazie alla determinazione dei dati riguardanti il suo satellite. Eris fa parte degli oggetti del disco diffuso del sistema solare, e la sua orbita lo porta ad avere un periodo di rivoluzione pari a 557 anni. Impossibile da visualizzare ad occhio nudo, Eris riesce a mostrarsi anche a telescopi modesti grazie al suo albedo. Eris ha un satellite, chiamato Dysnomia. Il nome ufficiale è 136472 Makemake ed è noto dal 31 marzo del 2005 quando venne scoperto. La classificazione di oggetto trans-nettuniano è dovuta ovviamente alla sua orbita, completamente al di fuori dell’orbita di Nettuno. Dal 2008, invece, non rientra più tra i pianeti nani ma tra i plutoidi, la nuova classificazione UAI che indica i pianeti nani oltre l’orbita dell’ultimo pianeta del Sistema Solare. Ed in effetti Makemake si trova in piena Fascia di Kuiper, a 6 miliardi e 850 milioni di chilometri dal Sole. Plutone è un plutoide. Attualmente, quindi, a causa della sua orbita atipica ed influenzata da quella di Nettuno, Plutone è rintracciabile tra i plutoidi, intesi come pianeti nani la cui orbita si trova prevalentemente oltre l’orbita di Nettuno.
La scoperta di Plutone, avvenuta il 18 febbraio del 1930 ad opera di Clyde Tombaugh del Lowell Observatory dell’Arizona, è dovuta all’analisi delle orbite di Urano e Nettuno, che sembravano influenzate da una qualche forza gravitazionale: venne fuori così questo piccolissimo corpo celeste, anche se in effetti con la sua piccola massa non è di certo in grado di influenzare le orbite dei due pianeti a lui più vicini. Fatto sta che Tombaugh analizzò due scatti fotografici, fatti il 23 ed il 29 gennaio del 1930, e si accorse che una delle stelle si era spostata: era Plutone.
In realtà lo status di ‘pianeta’ iniziò a vacillare fin dal 1992 con la scoperta dei primi oggetti trans-nettuniani, molti dei quali erano anche più grandi di Plutone stesso. Difficile da osservare dalla Terra (si trova a 30 UA da noi e brilla di magnitudine 14,4), Plutone ha una orbita molto strana che a volte lo fa essere più vicino al Sole di Nettuno (è accaduto dal 1979 al 1999): ciò significa che la sua orbita ogni tanto ‘scavalla’ quella di Nettuno. Data l’enorme distanza, e dovutamente al fatto che nessuna sonda si è spinta tanto oltre, si sa ben poco dell’atmosfera e della superficie del plutoide: l’unica cosa che si intuisce, notando i diversi gradi di luminosità che assume durante la rotazione, è che la superficie è variegata. La composizione dovrebbe essere data da un nucleo roccioso di circa 1700 chilometri di diametro circondato da un mantello di ghiaccio spesso fino a 400 chilometri.
L’analisi spettroscopica mostra un 98% di azoto ghiacciato, con tracce di metano e monossido di carbonio. La temperatura media è di soli 44K. L’atmosfera è ridotta ad una sottile fascia di azoto, metano e biossido di carbonio, derivante dalla sublimazione dei ghiacci superficiali. La forma di Plutone sembra completamente sferica: diametro equatoriale e diametro polare coincidono, con uno schiacciamento ai poli inesistente. Plutone ha tre satelliti: il primo è Caronte, scoperto in tempi relativamente lontani ma comunque dopo la scoperta di Plutone, ovviamente. Gli altri due, Nix (Notte) ed Hydra (Idra), sono invece più recenti (2005) e sono stati scoperti attraverso il telescopio spaziale Hubble. Il più importante è comunque Caronte: la sua dimensione rispetto a Plutone fa si che i due corpi si configurino più come un sistema planetario doppio piuttosto che come ‘pianeta nano-satellite’. Scoperto il 22 giugno del 1978, Caronte ha un diametro di 1207 chilometri e dista 20.000 chilometri da Plutone. Nix e Hydra, scoperti il 15 maggio del 2005, sono grandi rispettivamente 46 e 61 chilometri di diametro e distano 48.700 e 64.800 chilometri dal centro di massa Plutone-Caronte. Le loro orbite sono circolari e si trovano sullo stesso piano orbitale di Caronte. Maggiori informazioni ci arriveranno dalla sonda New Horizons della NASA, che dovrebbe raggiungere il pianeta nano nel 2015. Noto per lungo tempo con il nome di (136108)2003 EL61, 136108 Haumea, o più comunemente Haumea, è un pianeta nano del sistema solare esterno e quindi un oggetto trans-nettuniano. Possedendo le caratteristiche di un pianeta nano e trovandosi oltre l’orbita di Nettuno, Haumea è a tutti gli effetti inquadrato nella nuova categoria (introdotta nel 2008 dalla UAI) dei plutoidi. Haumea è un nome dedicato alla dea hawaiiana della fertilità ed è stato ufficialmente assegnato al plutoide il 17 settembre del 2008. La scoperta, sebbene avvenuta a dicembre 2004, è stata così ufficialmente annunciata il 28 luglio del 2005. La forma di Haumea ricorda un sigaro, con dimensioni non piccole e paragonabili a quelle di Plutone in termini di asse maggiore. Tra le caratteristiche maggiori di questo plutoide spicca la veloce rotazione, intorno alle 4 ore, tra le più veloci del Sistema Solare. Questa velocità dovrebbe essere dovuta ad un impatto con un corpo molto grande, avvenuto all’interno della Fascia di Kuiper miliardi di anni fa. Proprio da questo impatto dovrebbero aver preso vita le due lune di Haumea, note come Hi’iaka e Namaka.
Hi’iaka è il primo satellite ad essere stato scoperto intorno a Haumea. Il suo diametro dovrebbe essere pari al 22% rispetto al plutoide, cioè intorno ai 350 chilometri. Numaka è il secondo satellite di Haumea, più piccolo ed interno. Scoperto il 29 novembre del 2005, il suo diametro dovrebbe essere pari a circa 170 chilometri.
Una stella per amica